粉煤灰在公路路基工程施工中的应用

2020-10-15邓正钊

四川建材 2020年9期

邓正钊

(湖南省怀化公路桥梁建设总公司，湖南怀化 418000)

1 工程概况

某高速公路项目全长10.072 km，开始桩号为K16+928，终点桩号为K27+000。它分布在江汉平原地带，其中134万m3的路基填方中就有90万m3的粉煤灰。而该项目所处位置地下水位偏高且水源充足，属于软弱地基，分布的沟渠中积水不断，纵横交错的排灌水渠以及农田也较为丰富。较好的透水性、较高的强度以及较轻的自重等都是粉煤灰的显著特点[1]，用于填筑路堤可以相对减小其沉降变形量，使地基的抗滑稳定性得到提升。对湖北某发电公司来说，其粉煤灰占地面积较大且积压时间较长，急需转移、处理。本项目标段所处位置可实现就近使用粉煤灰，不仅可以改善环境，而且田地也能得到恢复利用。

2 粉煤灰路基填筑施工

2.1 施工准备

安全运输粉煤灰材料到施工现场以后，相关的试验检测项目也要展开，有些检测项目需要在实验室内开展，这样做的目的是确保粉煤灰的液限、密度以及含水率等参数满足工程需求，以便于顺利开展公路施工作业。电厂日常生产硅铝型低钙粉煤灰废料中产出所需粉煤灰粒径范围为0.1～1.18 mm，为了保证后期公路工程质量，应确保粒径范围在0.074 mm以下的粉煤灰数量高于总数量的45%。

使用粉煤灰填筑路基施工作业之前，应对施工路段的树根、淤泥、腐殖土以及杂草等进行彻底清理，确保填充物与土颗粒隔离层的需求相符。在运输施工材料时应严格遵循相关的要求，使得材料满足需求。施工人员在碾压路面的进程中应科学碾压，严格依照规章制度进行，进一步平整路基土层的表面[2]。而在恢复路基中线的进程中，木桩的设置位置应符合相关需求，以至于更好地确定内边坡线和排水沟的具体位置。此外，完整的排水系统是正式施工之前所必须要确定的。同时要确保施工机械可以正常使用，在填筑公路路基时，依照工程施工需求提前准备好自卸汽车、洒水车、推土机等施工机械，同时应全方位检查所有机械的功能，避免机械出现故障，促进公路路基施工顺利开展。材数允许偏差如下：①水、外加剂，±3%；②粉煤灰，±3%；③水泥，±1%。

2.2 储运粉煤灰

运输粉煤灰的设备大多采用自卸汽车，工程施工的情况不同，选择的运输手段也不一样。除此之外，运输汽车在运输粉煤灰时应覆盖好车辆，避免煤灰散落出来，造成空气大面积污染。在存储粉煤灰时会检测其含水量，所以为了确保工程质量以及最佳的粉煤灰使用效果，专用的蓄水池以及粉煤灰储存场地应设置在施工现场附近[3]。

2.3 摊铺粉煤灰

在完成包边土摊铺工作之后，再开展摊铺粉煤灰路基的施工，摊铺的包边土应>规定宽度至少30 cm且不应超过50 cm。同时施工材料的含水量也要确保在最佳标准上。通常分两次进行摊铺粉煤灰。第一次摊铺的厚度大约为1 cm，而第二次在选择摊铺厚度时则应根据填充手段的变化而做出调整。自卸车在摊铺表面的进程中不可出现掉头或是急刹车的情况，否则路基填筑质量会受到严重损坏，最终的施工效果也将不尽人意。公路路基施工的相关需求中表明在路段施工中粉煤灰可采用分层的方式，所以在填筑公路路基之前应科学且合理设置分层台阶。公路路基两端的长度不小于1.5 m，应碾压连接位置并对其进行压实度检测，确保检验结果符合所需后才可进行下一步施工。

2.4 压实施工

摊铺完粉煤灰后紧接着进行碾压作业。对碾压速度的准确把控是此施工的重中之重，实践表明，1.5～1.7 km/h的碾压速度最为适宜。若在碾压进程中采用振动压路机，那么2～2.5 km/h的碾压速度较合适。

2.5 养护

粉煤灰压实层经检验合格之后需要马上在上层进行铺筑，若是不能马上在上层铺筑，否则应严禁或限制车辆行驶其中，目的是避免公路路基表层松散、干燥，还应将适量的水洒在上面以确保表层湿润。在对上层进行铺筑时，应严格把控自卸车的行驶方向，为了避免压实层松散，在下层灰面上严禁掉头。应间隔较久的时间再对粉煤灰路基进行施工作业，而在此期间为了确保表面排水顺畅，应将路拱横坡和表层封闭好。图1为粉煤灰路基结构示意图。

图1 粉煤灰路基结构示意图(单位：cm)

3 粉煤灰在路堤设计、施工中的应用

3.1 粉煤灰在路堤设计中的应用要点

首先在选取设计方法时应参考原地基土质的水文条件和公路填筑路基的高度，对控制标准以及施工工艺两方面提出不同的需求。在设计路堤时首先应排除地下水，进一步固结土层。而排水方式则要根据地基的条件来恰当选择，确保施工完成后其稳定性以及沉降量在可控范围之内。具体措施为将原基做成拱度，然后在上面铺筑碎石加砂或者碎石填层，接着将两层0.6 m土工织物加筋层铺设在碎石垫层上，最后使用砂土进行填筑。设置加筋层的作用在于隔离毛细水以及强化路堤的抗滑稳定性等，避免路堤粉煤灰强度因粉煤灰填料较大的含水量而有所下降。将0.5 m的亚砂土覆盖层铺设在路槽标高下，选用宽2 m的亚砂土做土质包边外壳的材料，这样做的目的是稳定粉煤灰路堤的边坡。

3.2 粉煤灰在路堤施工中的应用要点

与土质路基施工的施工方式相比，粉煤灰路堤施工与其较为相似，但是增加了盲沟设置以及摊铺包边土等作业。其中碾压遍数、含水量控制、摊铺的厚度以及压实机械与路堤施工的质量息息相关，尤其与粉煤灰压实度的联系。压实机械的能力直接关系到粉煤灰摊铺方式的选择与铺设厚度。一般来说，BW-217D型50 t级大功率振动压路机的压实厚度大约在0.3 m，而我国20 t振动压路机的压实厚度则不应太厚，控制在0.2 m以下，这样压实层中压实度才较为均匀。通过现场实测数据得出如表1所示的数据。

表1 摊铺方式与松方系数的控制值

从粉煤灰的特征得知：90%压实度的含水量变化范围为0.1～0.9，现实中土因其含水量较大不容易压实；粉煤灰失水较快，但吸水量也较大，在碾压时将含水量控制在略大于最佳含水量上，若含水量控制不好，那么最终的效果也会不佳；碾压遍数以及碾压机械压实能力和碾压压实度联系较为紧密，振动压路机的压实效果会随着其由小变大的自重吨位数而越来越好；在完成粉煤灰路堤的沉降观测施工以及强度测定后便要测定回弹模量以及弯沉值。